Hybridní budoucnost obráběcích nástrojů z Plzně

Technický seminář, kterého se zúčastnilo 112 zájemců, zahájila přednáška specialistů firmy Hofmeister na téma „Obrábění hybridními nástroji“ a využití těchto nekonvenčních řešení v praxi. Plzeňský výrobce kombinuje dva odlišné materiály (v daném případě kov + uhlíkový kompozit) a umožňuje zajistit u výsledného produktu vyšší technické parametry. Řešení s CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer) může přinést lepší dynamické vlastnosti a vyšší produktivitu při nasazení těchto nástrojů v řezném procesu. Mezi hlavní výhody CFRP materiálů patří čtvrtinová měrná hmotnost vůči ocelovému produktu a zhruba 20krát vyšší schopnost tlumení a až čtyřnásobně vyšší modul pružnosti v tahu uhlíkových vláken, na druhou stranu je ovšem potřeba brát v úvahu u těchto kompozitních materiálů anizotropii mechanických vlastností a náročnější technologii zpracování vyžadující potřebné know-how.
Vývoj hybridních nástrojů a upínačů s využitím CFRP materiálů, s nimiž slaví Hofmeister přesvědčivé úspěchy, zahrnuje i unikátní, patentově chráněná řešení.  V roce 2013 firma odstartovala projekt hybridního nerotačního soustružnického držáku VDI30 s cílem zlepšit tlumení při obrábění a dosáhnout lepší kvalitu opracování. Na tento projekt navázal hybridní rotační upínač HSK 63A se zaměřením na zvýšení tuhosti upnutí s následným tlumením vibrací oproti ocelové variantě a také hybridní stopková fréza ve variantě s hybridním upínačem. Cílem bylo přenést získané poznatky na vícebřité frézovací nástroje se snížením celkové hmotnosti. Tak vznikla nejdříve hybridní frézovací hlava D160, poté hybridní frézovací hlava D315. Další poznatky byly využity k optimalizaci návrhu kotoučových fréz na ocelovém trnu u zatím posledního projektu, kterým se firma zabývala v letech 2020/2021 – hybridní kotoučové frézy D200/D210.
Výhody jsou jak technické (až o 30 % nižší celková hmotnost nástrojové sestavy, snazší a bezpečnější manipulace s nástrojem, včetně automatické výměny při využití max. rychlosti výměny, menší tepelně-mechanické namáhání vřeten obráběcích strojů díky nižším vibracím i setrvačným hmotám a také zvýšení trvanlivosti břitů řezných nástrojů), tak ekonomické. K nim patří hlavně vyšší hospodárnost řezného procesu (snížení celkového strojního času obrábění i času pro výměnu nástroje, tj. zvýšení produktivity při zachování či zlepšení jakosti opracování), a nižší náklady na údržbu a servis vřeten. V neposlední řadě jsou tu i dnes ostře sledované environmentální přínosy, které v tomto případě představuje zejména úspora spotřebovávané elektřiny při rozběhu a brždění těchto nástrojů v řezném procesu při sériové produkci vlivem nižších setrvačných hmot.
Společnost Hofmeister vyvíjí od počátku hybridní nástroje v úzké spolupráci s firmou CompoTech, která se zaměřuje na aplikaci kompozitů, mj. ve stavbě strojů a průmyslových zařízení, a je nositelem vlastní technologie jejich zpracování.

Misan – pestrá automatizace
Stroje a řešení, které jsou k dispozici pro různé typy automatizace, představil v následující části semináře jednatel firmy Misan Ondřej Svoboda. Zaměřil se mj. na klíčové faktory už v první fázi automatizačního procesu, a to zejména volbu správného zařízení vhodného pro daný typ výroby včetně systému manipulační techniky podle vyráběného množství (malosériová až středně-sériová výroba, nebo velkosériová produkce).
Od původní motivace, kterou byl hlavně růst produktivity výroby, se dnes automatizační trend přesouvá k zaměření na kvalitu, snižování nákladů a řešení problému nedostatku pracovních sil. Dříve rozhodovala především cena a trendem byla velkosériová levná výroba, dnes je kladen důraz na možnost individuálního odlišení a přechod na malosériovou výrobu.
Například pro automatizovanou malosériovou výrobu nerotačních dílců je vhodným řešením pružný výrobní systém se zásobníkem palet, jako jsou obráběcí centra s paletovým či vícepaletovým výměníkem, robotizované buňky s obráběcím centrem a zakládáním obrobků nebo s výměnou palet či kombinace všech zmíněných prvků. U rotačních dílců je malosériová výroba s automatizací řešena často pružnými výrobními systémy s průmyslovými roboty, kde se prosazují autonomní řešení s vysokým stupněm flexibility.
Misan představil i nový koncept automatizace malosériové výroby Okuma, kterou japonský výrobce obráběcích strojů nabízí ve dvou variantách. První je systém ARMROID, kdy je robot, který je vyrobený výrobcem stroje, vestavěn do pracovního prostoru. Řešení nabízí snadné ovládání stroje i robota z řídicího systému stroje (Okuma OSP-P300A), neomezuje pracovní parametry stroje ani pracovní prostor pro ruční obsluhu. Ve druhé variantě s označením STANDROID je průmyslový robot vně pracovního prostoru, ale rovněž řízen z řídicího systému stroje.
U automatizace velkosériové výroby je hlavním rozhodovacím kritériem cena vyráběného dílce, pořizovací cena vybavení a obvykle i požadavek na špičkové technologie. Důraz je kladen na provozní spolehlivost, zaručení kvality, životnost zařízení a náklady na provoz, ale i minimalizaci zastavěné plochy nebo počet obsluhy. Pro manipulační zařízení patří mezi rozhodující požadavky hlavně krátký čas založení a vyjmutí dílu a jeho spolehlivé založení a upnutí, čas mezioperační dopravy kratší než takt, flexibilita při přestavení na výkresovou změnu nebo jiný dílec. Konstrukce stroje musí umožnit nekomplikovanou obsluhu, servis i opravy.
Výběr strojů Okuma a Brother, které Misan nabízí pro velkosériovou výrobu, je řešen podle toho, zda jde o díly s převahou soustružení nebo frézování. V prvním případě jsou vhodným řešením výrobní linky s mezioperační dopravou s portálovými nebo jednoúčelovými manipulačními zařízeními, kdy je dosahován čas výměny dílu pod 10 sekund, u výkonných strojů 4–5 sekund. U dílů s převahou frézování se nabízí výrobní linky s mezioperační dopravou a robotizovaným zakládáním na palety.

V hlavní roli programování
V části věnované přednášce firmy technology support – podpora programování, seznámili Vlastimil Staněk a Jiří Härtl v tématu „CAD/CAM a automatizace v praxi“ účastníky semináře s aspekty, jako jsou CAD/CAM řešení pro produkční obrábění i pro nástrojárny. Věnovali se také kompletnímu řešení pro práci s NC programy, problematiku převodu CAD formátů a automatizaci kreslení. Významnou roli v této oblasti hrálo využití maker. Po dohodě se zákazníky, pro které t-support makra vytváří (makra na ISO, DIN zápichy, drážky na pero, na zákaznickou výrobu apod.), je dává k dispozici zdarma i pro ostatní uživatele z řad strojírenských firem.

Josef Vališka
Foto: Petr Kostolník

Publikováno: 26. 10. 2021 | Počet zobrazení: 534 128